Efek Compton

Efek Compton merupakan gejala hamburan dari penembakan suatu materi dengan sinar-X. Efek ini ditemukan oleh Arthur Holly Compton pada tahun 1923. Jika sejumlah elektron yang dipancarkan ditembak dengan sinar-X, maka sinar-X ini akan terhambur. Hamburan sinar-X ini memiliki frekuensi yang lebih kecil daripada frekuensi semula.

Percobaan Compton cukup sederhana yaitu sinar X monokromatik (sinar X yang memiliki panjang gelombang tunggal) dikenakan pada keping tipis berilium sebagai sasarannya. Kemudian untuk mengamati foton dari sinar X dan elektron yang terhambur dipasang detektor. Sinar X yang telah menumbuk elektron akan kehilangan sebagian energinya yang kemudian terhambur dengan sudut hamburan sebesar θ terhadap arah semula. Berdasarkan hasil pengamatan ternyata sinar X yang terhambur memiliki panjang gelombang yang lebih besar dari panjang gelombang sinar X semula. Hal ini dikarenakan sebagian energinya terserap oleh elektron. Jika energi foton sinar X mula-mula hf dan energi foton sinar X yang terhambur menjadi (hf – hf’) dalam hal ini f > f’, sedangkan panjang gelombang yang terhambur menjadi tambah besar yaitu λ2 > λ1.

Menurut teori klasik, energi dan momentum gelombang elektromagnetik dihubungkan oleh:
E = p.c
E² = p².c² + (m.c²)² ............................................... (1)

Jika massa foton (m) dianggap nol. Gambar 1. menunjukkan geometri tumbukan antara foton dengan panjang gelombang λ, dan elektron yang mula-mula berada dalam keadaan diam.

Gambar 1. Gejala Compton sinar-x oleh elektron

Compton menghubungkan sudut hamburan θ terhadap yang datang dan panjang gelombang hamburan λ₁ dan λ₂. p₁ merupakan momentum foton yang datang dan p₂ merupakan momentum foton yang dihamburkan, serta p.c merupakan momentum elektron yang terpantul.

Kekekalan momentum dirumuskan:
p₁ = p₂ + p_e atau p_e = p₁ – p₂

Dengan mengambil perkalian titik setiap sisi diperoleh:
p_e² = p₁² + p₂² – 2p₁p₂cos θ .................................. (2)

Kekekalan energi memberikan:

Hasil efek Compton adalah:

.........................(3)

Posted in: materi fisika